副交感04-傳訊途徑



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    製作人:陳和謙醫師

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    影片內容逐字稿

    前言

    哈囉大家好,歡迎來到醫學整合課程。接下來的兩部影片,我們要進入與臨床比較沒有關係的,生物化學部份的內容。這兩部影片的目的是讓副交感的整個知識體系延伸到分子的層次,但如果我們沒有要應付考試或是從事相關的基礎研究,這恐怕會是整個系列中,我們最不容易覺得實用的內容。

    在上一部影片裡,我們已經建立了一張多功能的整理圖,來連結「神經傳導物質」、「受體種類」和「受體下游生化傳訊」之間的關係。我們不會在神經傳導物質或是受體結構,也就是偏細胞生物學的學理方面進行探討,因為那真的離臨床太遠了。而雖然「生化傳訊途徑」的部份,也還是離臨床有相當的距離,但為了完整的串連這些知識,我們還是勉強先快速瀏覽過一次。

    這部份的學習目標是,要瞭解一個神經傳導物質在結合到它的受體之後,會在細胞內啟動怎麼樣型式的訊息傳遞路徑,以及這一類的訊息傳遞路徑在被啟動之後,會對細胞造成什麼樣的影響,細胞會發生什麼樣的變化。那接著,我們就要開始了!

    建立示意圖

    首先,我們知道交感或副交感所支配的心肌細胞、平滑肌細胞和腺體細胞都有細胞膜。單一的一層細胞膜,是由雙層磷脂質組成。細胞膜上鑲嵌有各種受體,接收細胞外傳來的訊息,圖的左側代表的就是細胞外,右側則是細胞內。

    接著我們就挑選先前所提及的幾種受體作為舉例,把它一起放入這張示意圖中。當然啦,一個細胞通常只會帶有一種或兩種交感和副交感相關的受體,沒有一個細胞能同時具備以上的三種,這只是為了要整理所繪製的示意圖。

    至於這些受體的下游會產生什麼樣的反應呢?我們可以從先前的整理圖獲得靈感。由整理圖的橫向對應,我們可以知道,不管是「副交感的 M3 受體」或是「交感的 α1 受體」,都對應到 Gq 路徑,β2 受體則是會與 Gs 蛋白偶聯。

    再更完整地說,我們可以參照整理圖的直向的對應,從而可以知道,當「副交感的節後神經元」釋放 Ach,與「M3 受體」結合,或是「交感的節後神經」釋放 NE,與「α1 受體」結合之後,它們都會啟動下游的 Gq 路徑,而 交感的 NE,如果結合到「β2 受體」的話,則會啟動細胞內 Gs 路徑的訊息傳遞。

    Gq

    接下來,我們就要探討不同 G 蛋白在心肌、平滑肌以及腺體細胞內的訊息傳遞途徑。首先,受到活化的 Gq 蛋白,會活化細胞內的一種蛋白質,叫作 磷酸脂解酶C (phospholipase C),這個 脂解酶 會將細胞膜上的 PIP2 這種磷脂質進行切割,生成 DAG 和 IP3 這兩種物質。而其中的 DAG 會在細胞膜上作用,它可以使得細胞外的 Ca 離子流入細胞內,使細胞質之中的 Ca 離子濃度增加;同時,另外的 IP3,會作用到細胞內的平滑型內質網 sER,使得內質網裡儲存的 Ca 離子釋放到細胞質之中,同樣也使得細胞質之中的 Ca 離子濃度增加。

    除此之外,DAG 還會造成另一個效果,就是使得細胞內的 %(#ff0000)[蛋白激酶C 的路徑 (PKC pathway)] 受到活化,而其中的這個 K 就是 kinase 激酶,激酶會使得細胞內的其它蛋白質磷酸化,而我們知道一個蛋白質在磷酸化之後往往會變得有活性,所以細胞內的其它蛋白質就會受到活化。所以,講結論的話!就是不管是細胞質中的 Ca 離子濃度增加,或是 protein kinase C 活化細胞內的其它蛋白質,都將會使得這個細胞產生更下游的後續反應,於是,細胞最終就能夠達成它的生理效果。

    我們來舉個例子,像是在平滑肌裡,流入平滑肌細胞質之中的 Ca 會與 平滑肌內的一種蛋白質 Calmodulin 結合,接著活化細胞內的另一種蛋白質 myosin light chain kinase 呃…這個中文叫作 肌球蛋白輕鏈激酶,吼很繞口,而這個 myosin light chain kinase 啊,則會使得 myosin light chain 被磷酸化,進而使得平滑肌細胞「收縮」。

    好,講結論。結論就是,不管是副交感的 Ach,或是交感的 NE,在與各自的受體結合,啟動 Gq pathway,產生一系列的步驟之後,最後,會使得平滑肌細胞「收縮」。

    Gs

    而至於 Gs 蛋白在受到活化之後,會啟動怎麼樣的下游反應呢?

    活化後的 Gs 蛋白會接著活化細胞內的 %(#ff0000)[adenyl cyclase 環腺苷酶] 這個東西,那 adenyl cyclase 在高中就學過,會將 ATP 轉換成 cAMP,那這個 cAMP 會啟動 蛋白激酶 A 的路徑,也就是活化 PKA pathway。那麼接下來,細胞內所發生的故事就和前面提到的 PKC 的概念是接近的,只是細節以及最後的結果可能會不一樣,而且甚至還是相反的。

    一樣,我們再以平滑肌為例,當交感的 NE 結合到受體,活化了 Gs 蛋白、啟動了 PKA pathway 之後,最後的結果,是使得平滑肌「舒張」。

    Gi

    最後,關於我們還沒有討論到的 Gi 蛋白質,它是走什麼路徑呢?

    簡單來說,它會使得 adenyl cyclase 受到抑制,而也抑制了下游的 PKA 路徑。其實,關於這個部份,我們不需要再特別費心的去記憶了,因為它其實和 Gs 蛋白所造成的結果剛好是相反的,其實這可以從它們的名字就知道。

    Gs 的 s 是 stimulated 刺激的,i 則是 inhibitory 抑制的,所以如果你已經知道 Gs 在下游會活化 PKA 路徑,那就也可以很放心地去推論 Gi 的活化會使得下游的 PKA 路徑受到抑制。甚至,舉例而言,如果我們知道 Gs 路徑的活化會使得心肌細胞「收縮」的話,那麼也就可以知道, Gi 路徑活化的結果將會導致心肌細胞「舒張」。

    總結

    好的,到此為止,我們對「受體下游生化傳訊」,也就是 Gq Gi Gs 下游傳訊的內容介紹,就告一段落了!在下一部影片裡,我們要介紹的是「受體種類」以及「生理效果」之間的對應關係。

    在過程中,我們將會用到這部影片所討論到的內容,也就會發現,原來,生化的內容並不是與其它更臨床的部份毫無關係,必須要獨立出來學習和記憶來準備考試,一定程度上,它竟然也可以作為我們整理和記憶的媒介,來幫助生理效果甚至是臨床內容的學習和記憶!謝謝大家,我們下次見。